Tehnostav.ru

Стройка и Ремонт
6 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Датчик холла какие бывают?

Проверка датчика Холла и его замена

Датчик Холла – это один из важнейших элементов бесконтактной системы зажигания бензиновых двигателей. Малейшая неисправность этой детали приводит к серьезным неполадкам в работе мотора. Поэтому, чтобы не допустить ошибки при диагностике, важно знать, как проверить датчик Холла, и при необходимости – уметь его заменить.

Этот материал мы разделили на две части: теоретическую (назначение, устройство и принцип работы датчика Холла) и практическую – признаки неисправности, методы проверки и способы замены.

В конце статьи смотрите видео-инструкцию по самостоятельной замене Датчика Холла.

А перед тем, как проверять датчик Холла на наличие неисправностей, давайте разберемся с его назначением и принципом работы.

Что такое датчик Холла и как он работает

Датчик Холла (он же датчик положения распредвала) является одним из главных элементов трамблера (прерывателя-распределителя). Он находится рядом с валом трамблера, на котором крепится магнитопроводящая пластина, похожая на корону. В пластине столько же прорезей, сколько цилиндров в двигателе. Также внутри датчика находится постоянный магнит.

Принцип работы датчика Холла следующий: когда вал вращается, металлические лопасти поочередно проходят через прорезь в датчике. В результате этого вырабатывается импульсное напряжение, которое через коммутатор попадает в катушку зажигания и, преобразуясь в высокое напряжение, подается на свечи зажигания.

Датчик Холла имеет три клеммы:

  • одна соединяется с «массой»,
  • ко второй подходит плюс с напряжением около 6 В,
  • с третьей клеммы уходит преобразованный импульсный сигнал на коммутатор.

Признаки неисправности датчика Холла

Неисправности у датчика Холла проявляются по-разному. Даже опытный мастер не всегда сразу выявит причину неполадок двигателя.

Вот несколько самых распространенных симптомов:

  1. Мотор плохо заводится или не запускается вообще.
  2. На холостом ходу в работе двигателя появляются перебои и рывки.
  3. Машина может дергаться при движении на повышенных оборотах.
  4. Силовой агрегат глохнет во время движения.

При появлении одного из этих признаков, необходимо в первую очередь проверить исправность датчика Холла.

Также не стоит исключать из вида и другие неисправности системы зажигания, встречающиеся в автомобилях.

Как проверить датчик Холла

Простой способ проверки датчика положения распредвала (Холла) показан на следующем видео.

Существует несколько способов, позволяющих проверить исправность датчика Холла. Каждый автомобилист может выбрать для себя наиболее подходящий вариант:

  1. Взять для проверки рабочий датчик у соседа или на автомобильной разборке и установить его вместо «родного». Если проблемы двигателя исчезнут, значит, придется покупать новую деталь.
  2. При помощи тестера можно измерить напряжение на выходе датчика. В исправном устройстве напряжение будет изменяться от 0,4 В до 11 В.
  3. Можно создать имитацию датчика Холла. Для этого с трамблера снимают трехштекерную колодку. Затем включают зажигание и отрезком провода соединяют выходы 3 и 6 коммутатора. Появление искры свидетельствует о выходе датчика из строя.

Если в результате проверки обнаружится, что датчик Холла неисправен, тогда его необходимо заменить на новый.

Замена датчика Холла

Заменить датчик Холла не составит особых затруднений. С этой работой под силу справится своими руками даже начинающему автолюбителю.

Чуть ниже на видео достаточно подробно показан процесс замены датчика в трамблере автомобиля УАЗ.

Обычно замена датчика Холла состоит из нескольких этапов:

  • Прежде всего, трамблер снимается с машины.
  • Далее снимается крышка трамблера и совмещается метка механизма газораспределения с меткой коленвала.
  • Запомнив положение трамблера, нужно открутить крепежные элементы гаечным ключом.
  • При наличии фиксаторов и стопоров, их также следует извлечь.
  • Вал вытаскивают из трамблера.
  • Осталось отсоединить клеммы датчика Холла и открутить его.
  • Оттянув регулятор, неисправная деталь осторожно вынимается через образованную щель.
  • Новый датчик Холла устанавливается в обратной последовательности.

Проверка работоспособности датчика Холла позволяет не только точно определить причину отказа двигателя. Благодаря простым приемам автомобилист сэкономит свое время на ремонт, а также исключит ненужную трату денег.

Видео, как заменить датчик Холла своими руками

Датчик АБС: основа активных систем безопасности автомобиля

Антиблокировочная система (АБС) отслеживает параметры движения транспортного средства по показаниям датчиков, установленных на одном или нескольких колесах. О том, что такое датчик АБС и зачем он нужен, каких типов он бывает, как устроен и на каких принципах основана его работа — узнайте из статьи.

Что такое датчик АБС

Датчик АБС (также датчик скорости автомобильный, ДСА) — бесконтактный датчик скорости вращения (или частоты вращения) колеса транспортных средств, оснащенных различными электронными системами активной безопасности и вспомогательными системами управления. Датчики скорости являются основными измерительными элементами, обеспечивающими работу антиблокировочной системы (АБС), системы курсовой устойчивости (ESC) и антипробуксовочной системы. Также показания датчиков используются в некоторых системах управления автоматической трансмиссией, измерения давления воздуха в шинах, адаптивного освещения и других.

Датчиками скорости оснащаются все современные автомобили и многие другие колесные транспортные средства. На легковых автомобилях датчики устанавливаются на каждом колесе, на коммерческих и грузовых автомобилях датчики могут устанавливаться как на все колеса, так и в дифференциалах ведущих мостов (по одному на ось). Таким образом, антиблокировочные системы могут отслеживать состояние всех колес или колес ведущих мостов, и на основе этой информации вносить изменения в работу тормозной системы.

Типы датчиков АБС

Все существующие ДСА делятся на две больших группы:

• Пассивные — индуктивные;
• Активные — магниторезистивные и на основе датчиков Холла.

Пассивные датчики не требуют внешнего питания и имеют простейшую конструкцию, однако обладают невысокой точностью и рядом недостатков, поэтому сегодня находят незначительное применение. Активные датчики АБС для работы нуждаются в электропитании, несколько сложнее по конструкции и дороже, однако обеспечивают наиболее точные показания и надежны в работе. Поэтому сегодня на большинство легковых автомобилей устанавливаются именно активные датчики.

ДСА всех типов имеют два исполнения:

• Прямые (торцевые);
• Угловые.

Прямые датчики имеют вид цилиндра или стержня, в одном торце которого устанавливается чувствительный элемент, на другом — разъем или провод с разъемом. Угловые датчики оснащаются угловым разъемом или проводом с разъемом, также они имеют пластиковый или металлический кронштейн с отверстием для болта.

Конструкция и работа индуктивных датчиков АБС

Это наиболее простой по конструкции и работе датчик скорости. Его основу составляет катушка индуктивности, намотанная тонким медным проводом, внутри которой размещен достаточно мощный постоянный магнит и железный магнитный сердечник. Торец катушки с магнитным сердечником располагается напротив металлического зубчатого колеса (импульсного ротора), жестко установленного на ступице колеса. Зубцы ротора имеют прямоугольный профиль, расстояние между зубцами равны или несколько больше их ширины.

Работа данного датчика основана на явлении электромагнитной индукции. В покое в катушке датчика нет тока, так как ее окружает постоянное магнитное поле — на выходе датчика нет сигнала. Во время движения автомобиля вблизи магнитного сердечника датчика проходят зубцы импульсного ротора, что приводит к изменению проходящего через катушку магнитного поля. В результате магнитное поле становится переменным, что согласно закону электромагнитной индукции порождает в катушке переменный ток. Этот ток изменяется по закону синуса, причем частота изменения тока зависит от скорости вращения ротора, то есть — от скорости движения автомобиля.

Индуктивные датчики скорости имеют существенные недостатки — они начинают работать только при преодолении определенной скорости и формируют слабый сигнал. Это делает невозможной работу АБС и других систем на малых скоростях и часто приводит к ошибкам. Поэтому пассивные ДСА индуктивного типа сегодня уступают место более совершенным активным.

Конструкция и работа датчиков скорости на основе элемента Холла

Датчики на основе элементов Холла наиболее распространены вследствие своей простоты и надежности работы. Они основаны на эффекте Холла — возникновении поперечной разности потенциала в плоском проводнике, помещенном в магнитное поле. Таким проводником выступает квадратная металлическая пластина, помещенная в микросхему (интегральную схему Холла), в которой также находится оценивающая электронная схема, формирующая цифровой сигнал. Данная микросхема устанавливается в датчик скорости.

Читать еще:  Датчики АПС какие бывают

Конструктивно ДСА с элементом Холла прост: его основу составляет микросхема, за которой располагается постоянный магнит, а вокруг может располагаться металлическая пластина-магнитопровод. Все это помещено в корпус, в задней части которого расположен электрический разъем или проводник с разъемом. Датчик располагается напротив импульсного ротора, который может выполняться либо в виде металлического зубчатого колеса, либо кольца с намагниченными участками, импульсный ротор жестко монтируется на ступице колеса.

Принцип работы датчика Холла следующий. Интегральная схема Холла постоянно формирует цифровой сигнал в виде прямоугольных импульсов той или иной частоты. В покое этот сигнал имеет минимальную частоту или вовсе отсутствует. При начале движения автомобиля мимо датчика проходят намагниченные участки или зубцы ротора, что влечет за собой изменение тока в датчике — это изменение отслеживается оценивающей схемой, которая формирует выходной сигнал. Частота импульсного сигнала зависит от скорости вращения колеса, что и используется антиблокировочной системой.

ДСА данного типа лишены недостатков индуктивных датчиков, они позволяют измерять скорость вращения колес буквально с первых сантиметров движения автомобиля, точны и надежны в работе.

Конструкция и работа анизотропных магниторезистивных датчиков скорости

Магниторезистивные датчики скорости основаны на анизотропном магниторезистивном эффекте — изменении электрического сопротивления ферромагнитных материалов при изменении их ориентации относительно постоянного магнитного поля.

В качестве чувствительного элемента датчика выступает «слоеный пирог» из двух или четырех тонких пермаллоевых пластин (специальный железоникелевый сплав), на которые наносятся металлические проводники, определенным образом распределяющие силовые линии магнитного поля. Пластины и проводники помещены в интегральную схему, в которой также находится оценивающая схема для формирования выходного сигнала. Данная микросхема устанавливается в датчик, располагающийся напротив импульсного ротора — пластикового кольца с намагниченными участками. Кольцо жестко устанавливается на ступице колеса.

Работа AMR-датчиков сводится к следующему. В покое сопротивление ферромагнитных пластин датчика остается неизменным, поэтому формирующийся интегральной схемой выходной сигнал также не изменяется или вовсе отсутствует. Во время движения автомобиля мимо чувствительного элемента датчика проходят намагниченные участки импульсного кольца, что приводит к некоторому изменению направления силовых линий магнитного поля. Это вызывает изменение сопротивления пермаллоевых пластин, что отслеживается оценивающей схемой — в результате на выходе датчика формируется импульсный цифровой сигнал, частота которого пропорциональна скорости движения автомобиля.

Следует заметить, что магниторезистивные датчики позволяют отслеживать не только скорость вращения колес, но также направление их вращения и момент остановки. Это возможно благодаря наличию импульсного ротора с намагниченными участками: датчик отслеживает не просто изменение направления магнитного поля, но и очередность прохождения магнитных полюсов мимо чувствительного элемента.

ДСА данного типа являются наиболее надежными, они обеспечивают высокую точность измерения скорости вращения колес и эффективную работу активных систем безопасности автомобиля.

Общий принцип работы датчиков скорости в составе АБС и других систем

Антиблокировочные системы, независимо от установленных в них датчиков, имеют одинаковый принцип работы. Блок управления АБС отслеживает сигнал, поступающий от датчиков скорости, и сравнивает его с заранее рассчитанными показателями скорости и ускорения транспортного средства (эти показатели индивидуальны для каждого автомобиля). Если сигнал с датчика и записанные в блоке управления параметры совпадают — система бездействует. Если же сигнал от одного или нескольких датчиков отклоняется от расчетных параметров (то есть, происходит блокировка колес), то система включается в работу тормозной системы, предотвращая негативные последствия блокировки колес.

Подробнее о работе антиблокировочной и иных активных систем безопасности автомобиля можно узнать в других статьях на сайте.

Датчик Холла

Что такое датчик Холла?

Датчик Холла — магнитоэлектрическое устройство, получившее своё название от фамилии физика Холла, открывшего принцип, на основе которого впоследствии и был создан этот датчик. Попросту говоря — это датчик магнитного поля.

Какие бывают типы датчиков Холла?

Сейчас различают аналоговые и цифровые датчики Холла.

Цифровые датчики определяют наличие, либо же отсутствие поля. То есть, если индукция достигает некого порога — датчик выдаёт присутствие поля в виде некой логической единицы, если порог не достигнут – датчик выдаёт логический ноль. То есть, при слабой индукции и соответственно чувствительности датчика — наличие поля может быть не зафиксировано. Минус такого датчика – наличие зоны нечувствительности между порогами.

Цифровые датчики Холла так же разделены на: биполярные и униполярные.
Униполярные – срабатывают при наличии поля определённой полярности и отключаются при снижении индукции поля.
Биполярные – реагируют на смену полярности поля, то есть одна полярность – включает датчик, другая – выключает.

Аналоговые датчики Холла – преобразуют индукцию поля в напряжение, величина показанная датчиком зависит от полярности поля и его силы. Но опять же, нужно учитывать расстояние, на котором установлен датчик.

Для чего нужен датчик Холла?

Датчик Холла, используется для измерения силы тока в проводнике. В отличие от трансформатора тока, измеряет также и постоянный ток.
Эффект Холла позволяет определить концентрацию и подвижность носителей заряда, а в некоторых случаях − тип носителей заряда (электроны или дырки) в металле или полупроводнике, что делает его достаточно хорошим методом исследования свойств полупроводников.

Где используется датчик Холла?

Главное их достоинство – бесконтактное воздействие. Поэтому они нашли широкое применение в бесконтактных выключателях, измерителях уровня жидкости, приборах для бесконтактного измерения силы тока в проводниках, чтения магнитных кодов… Теперь более подробно:

  1. В бесколлекторных, или вентильных, электродвигателях (сервомоторах). Датчики закрепляются непосредственно на статоре двигателя и выступают в роли датчика положения ротора (ДПР), который реализует обратную связь по положению ротора и выполняет ту же функцию, что и коллектор в коллекторном ДПТ.
  2. В системах электронного зажигания двигателей внутреннего сгорания;
  3. В приводах дисководов и двигателях вентиляторов компьютерной техники;
  4. В смартфонах;
  5. В электроизмерительных приборах (токоизмерительные клещи, пробники тока) для бесконтактного измерения силы тока.
  6. На основе эффекта Холла работают некоторые виды ионных реактивных двигателей;
  7. Google CardBoard – доступные очки виртуальной реальности, использующие смартфон. Так как при использовании устройства телефон находится внутри, единственным способом управления остается удаленное взаимодействие магнита, встроенного в единственную «кнопку» аксессуара, с датчиком Холла.

Зачем датчик Холла нужен в смартфоне?

  • Он используется навигационными программами для ускорения позиционирования и более точного определения направления движения. Благодаря магнитометру «холодный» старт GPS происходит быстрее.
  • В телефонах «раскладушках», чтобы включать или выключать экран при закрытии или открытии крышки.
  • В смартфонах для автоматической блокировки/разблокировки экрана при закрытии/открытии чехла. Датчик Холла реагирует на приближение магнита, расположенного в чехле (флипе), регистрируя усиление поля, и блокирует дисплей. При открытии интенсивность излучения снижается и экран активизируется.
  • В чехлах с окошком в верхней части, которые оставляют часть дисплея открытой для возможности использования отдельных функций, например для звонков, проигрывателя, часов. Регистрируя наличие/отсутствие повышенного магнитного поля, смартфон определяет, оставлять активным весь экран или только его часть.

Принцип работы датчика Холла

Как же устроен датчик Холла и откуда берётся это бесконтактное воздействие? Холл заметил, что если в магнитное поле поместить пластину под напряжением, то есть с протекающим по ней током, то электроны в этой пластине отклонятся перпендикулярно направлению магнитного потока. Направление такого отклонения зависит от полярности магнитного поля. Явление названо – эффектом Холла. Таким образом, плотность электронов на разных сторонах пластины будет отличаться, что создаст и разность потенциалов. Вот эту разность и улавливают датчики Холла.

Читать еще:  Датчик движения для освещения: подключение

Как сделать датчик Холла?

Если под рукой нет исправного датчика, можно создать несложное устройство, имитирующее его работу. Для этого понадобится всего лишь отрезок провода и трёхштекерная колодка от распределителя зажигания.

Для диагностики можно так же воспользоваться обыкновенным тестером. Если ваш датчик неисправен, то показатель тестера будет однозначно меньше 0.4 В.

Видео о датчике Холла.

Эффекты Холла

Эффект Холла — явление возникновения поперечной разности потенциалов при помещении проводника с постоянным током в магнитное поле. Открыт Эдвином Холлом в 1879 году в тонких пластинках золота.

Аномальный эффект Холла

Случай появления напряжения (электрического поля) в образце, перпендикулярного направлению пропускаемого через образец тока, наблюдающегося в отсутствие приложенного постоянного магнитного поля (то есть явление, полностью аналогичное эффекту Холла, но наблюдающееся без внешнего постоянного магнитного поля), называется аномальным эффектом Холла.
Необходимым условием для наблюдения аномального эффекта Холла является нарушение инвариантности по отношению к обращению времени в системе. Например, аномальный эффект Холла может наблюдаться в образцах с намагниченностью.

Квантовый эффект Холла

В сильных магнитных полях в плоском проводнике (то есть в квазидвумерном электронном газе) в системе начинают сказываться квантовые эффекты, что приводит к появлению квантового эффекта Холла: квантованию холловского сопротивления. В ещё более сильных магнитных полях проявляется дробный квантовый эффект Холла, который связан с кардинальной перестройкой внутренней структуры двумерной электронной жидкости.

Спиновый эффект Холла

В случае отсутствия магнитного поля в немагнитных проводниках может наблюдаться отклонение носителей тока с противоположными направлениями спинов в разные стороны перпендикулярно электрическому полю. Это явление, получившее название спинового эффекта Холла, было теоретически предсказано Дьяконовым и Перелем в 1971 году. Говорят о внешнем и внутреннем спиновых эффектах. Первый из них связан со спин-зависимым рассеянием, а второй — со спин-орбитальным взаимодействием.

Датчик Холла–принцип работы, виды и способы проверки

Приветствую вас друзья на сайте ремонт автомобилей ВАЗ своими руками. Многие из нас уже подзабыли курс физики и не помнят, что такое датчик Холла. Давайте восстанавливать пробелы в знаниях.

В чем его суть? К примеру, есть полупроводник, по которому течет электрический ток. Если поперек проводника воздействовать магнитным полем, то образуется другое поле – электрическое (это и есть ЭДС Холла).

Как правило, после воздействия магнитного поля величина напряжения возрастает на 0,5-3,0 Вольта.

Основные виды датчиков Холла

Сегодня можно выделить два основных вида датчиков Холла:

  • Аналоговые.
  • Цифровые.

1. Аналоговые. Их принцип работы заключается в преобразовании индукции поля в напряжение. При этом показания датчика Холла во многом зависит от двух основных параметров – силы поля и его полярности.

Важно учитывать, что существенное влияние на показатели имеет расстояние, на котором смонтировано устройство.

2. Цифровые. Такие устройства способны определять, есть воздействие поля или нет. При достижении индукцией определенного предела фиксирующее устройство выдает логическую «1», а если нет, то «0».

Недостаток таких датчиков заключается в том, что они имеют определенную зону нечувствительности, в которой не способны выполнять свои задачи.

К слову, цифровые ДХ могут быть двух видов – биполярными (контролируют изменение полярности поля), униполярными (срабатывают при появлении полярности, а отключаются при отсутствии или уменьшении индукции).

Как работает датчик Холла?

В чем же заключается принцип работы датчика холла? Здесь все просто. Большинство подобных устройств имеют щелевую конструкцию.

Представьте, что на одной стороне находится полупроводник, по которому течет электрический ток.

С другой стороны установлен магнит (постоянный). При протекании тока по этому проводнику под действием магнитного поля появляется определенная сила. Что дальше?

Если в область магнитного поля установить полупроводник, то на других частях пластины появится разность потенциалов.

Между магнитом и пластинкой есть небольшое расстояние, в котором установлен экран. Задача последнего – объединение линий силового поля. Достаточно убрать экран и разность потенциалов исчезнет.

Какой можно сделать вывод? Пока экран установлен, есть путь для замыкания силовых линий. Эта функция позволила использовать устройство в качестве датчика без привычных контактных групп.

Особенность устройства – в его длительном сроке эксплуатации (в сравнении с похожими по принципу действия приборами).

Особенности применения датчика

Давайте рассмотрим, для чего нужен датчик холла, и где можно использовать его возможности. На сегодня устройство весьма популярно и востребовано.

Датчик активно используется в машиностроении, авиации и, конечно, автомобильной электрике. Основные преимущества устройства – надежность и доступная цена.

Свои лучшие качества датчик Холла проявляется в автомобилях, где устройству приходится работать под действием высоких температур и повышенных вибраций.

При этом задача устройства – контроль положения наиболее ответственных элементов силового узла. Кроме этого, датчик активно применяется в качестве органа, контролирующего направление движения и скорость.

Особенности проверки датчика Холла

Неисправности датчика холла, конечно, бывают, но крайне редко. При этом хороший автолюбитель должен уметь своевременно диагностировать и устранять проблему.

Если проверка подтвердила выход датчика из строя, то лучший выход – его замена.

Но как убедиться, исправен ли датчик, или нуждается в срочной замене. Здесь все просто. Для работы необходим обычный мультиметр.

При его помощи можно проверить, как датчик детонации так и датчик включения вентилятора и различные другие датчики, так что этот прибор просто незаменим.

Если этого прибора у вас нет, можно спаять светодиодный тестер. Необходимо взять пару проводков, светодиод и одно сопротивление на 2 килоома. Дальше все просто.

К одной ножке светодиода припаивается сопротивление. Далее припаивайте провода – ко второй ножке светодиода и ко второму выводу резистора. Вот и все – самодельный тестер готов.

Сама диагностика предельно проста. При наличии мультиметра достаточно завести автомобиль и проверить уровень напряжения на датчике.

Если этот параметр меньше 0,5 В, то устройство неисправно. В случае применения самодельного тестера светодиод должен загореться. Если же этого не произошло, то можно говорить о поломке датчика.

Датчик Холла – это надежное, долговечное и дешевое устройство, которое еще долгие десятилетия будет приносить пользу. Удачи на дорогах и конечно же без поломок.

Датчик холла какие бывают?

Думаю, многие слышали про датчик на основе эффекта Холла. Это такая волшебная деталька (чаще в корпусе TO-92), которая чует магнитные поля. Однако эти датчики бывают разных типов, и не все типы одинаково полезны (сюрприз, все типы полезны по-разному). Так что приглашаю познакомиться с ними поближе.

Для справки пара слов о принципе работы. Если взять проводник с током и поместить его в магнитное поле, то траектория носителей заряда начинает загибаться под действием силы Лоренца. В итоге с разных боков проводника возникает разность потенциалов, в чем и есть суть эффекта Холла. По этой разности потенциалов можно судить, сколь сильно магнитное поле.

Но хватит энциклопедировать, перейдем ближе к делу. По большому счету датчики Холла можно поделить на две категории:

  • Цифровые (обычно с открытым коллектором) — выход может быть в одном из двух состояний в зависимости о того, как магнитный поток отличается от порога срабатывания.
  • Аналоговые (линейные) — выход, как можно догадаться, аналоговый и пропорциональный магнитному потоку.

Аналоговые датчики Холла сделали возможным измерение постоянного тока без шунта, при помощи клещей. Кроме того, их можно приспособить под измерение расстояния или угла поворота, что может пригодиться при измерениии уровня жидкости. На тему угла поворота TI сделала очень наглядный аппноут SLYA034A.

Но обычно все же приходится сталкиваться с цифровыми датчиками. Они используются, когда достаточно знать о наличии или отсутствии магнитной метки в определенном месте. Если поместить такую метку на вращающийся предмет, то можно соорудить тахометр, или синхронизировать с оборотами определенные действия. Поэтому такой датчик можно встретить системе зажигания практически любого автомобиля с ДВС, а так же в POV-дисплеях и прочих 3D-глобусах.

Читать еще:  Скрытый датчик движения

Цифровые датчики Холла имеют два важных параметра — BOP (operating point) и BRP (release point). По-русски можно понять примерно как «индукция срабатывания» и «индукция выключения». Разница между ними — гистерезис датчика.

По значениям этих двух параметров цифровые датчики Холла принято делить на 4 вида:

  • Униполярные — срабатывают в присутсвии магнитного поля определенного знака (один полюс магнита). Выключаются в отсутствии поля. Ожидаем увидеть BOP и BRP одного знака.
  • Биполярные — срабатывают от одного полюса магнита, выключаются от другого. При отсутствии поля залипают в гистерезисе и сохраняют предыдущее состояние. Ожидаем BOP и BRP с разными знаками.
  • Омниполярные (всеполярные) — срабатывают от любого полюса магнита. Выключаются в отсутсвии поля.
  • Latching — по сути биполярные датчики, которые выделяют в отдельную категорию. Отличаются вроде бы тем, что у них шире гистерезис и точки BOP и BRP расположены строго симметрично относительно нуля.

Поскольку статья с картинками всегда понятнее, чем статья без картинок, я сделал несколько наглядных анимаций: униполярные, биполярные, омниполярные. Правда, на случай мобильного или корпоративного инета с трафиком встроил только одну, другие две могут быть достигнуты по ссылкам.

Какой датчик выбирать из этого зоопарка — зависит от задачи. В случаях, где нужно просто отслеживать наличие метки, как в детекторе приближения или тахометре, подойдут униполярные или омниполярные датчики. Причем омниполярные могут быть предпочтительнее, если есть риск установить магнит не той стороной и тем самым «ослепить» устройство. Биполярные датчики напрашиваются в бесколлекторные двигатели (BLCD), поскольку ротор в них имеет кучу чередующихся полюсов, но униполярные тоже подойдут. В отличие от омниполярных, у которых от такого ротора попа слипнется выход практически всегда будет в одном состоянии.

Статья опубликована 2019-07-18 19:56:18, её прочитали 903 раз(а).

Как работают датчики и токовые клещи для измерения постоянного и переменного тока

Для расширения функционала мультиметров, осциллографов и других электроизмерительных инструментов, применяются токовые датчики в форме клещей — токовые клещи. Для проведения измерений клещами, их смыкают в обхват проводника с током, и таким образом, без разрыва цепи и без необходимости врезания в проводник какого бы то ни было шунта, осуществляют замер.

Это просто и удобно. Результат измерения прибор отображает на своей шкале в виде напряжения или тока пропорциональной измеренному току величины. Достоинство метода заключается еще и в том, что прибор может и не иметь достаточно широкого входного диапазона, тогда как датчик — клещи вполне в состоянии свободно принять проводник даже с очень большим током.

Проводник с измеряемым током не только остается целым, но и всегда гальванически изолирован от цепей измерительного прибора. Сам же прибор может иметь входную цепь с очень высоким импедансом и даже быть заземлен. Здесь нет необходимости как-то регулировать или включать и выключать питание цепи, параметры которой измеряются клещами, а значит в работе питаемого оборудования не будет простоев.

Среднеквадратичное значение тока в диапазоне частотных характеристик датчика можно измерить при совместном использовании токового датчика с мультиметром, способным измерять среднеквадратичные значения. В данном случае диапазон будет ограничен возможностями (шкалой) мультиметра. Лучшие результаты достигаются с датчиками обладающими широкой частотной характеристикой, минимальным фазовым сдвигом и высокой точностью.

Для измерения параметров переменного тока используются датчики, работающие по принципу обычного измерительного токового трансформатора. Любой трансформатор имеет первичную и вторичную обмотки, установленные на общем магнитопроводе. Первичное напряжение подается на первичную обмотку, в сердечнике создается переменный магнитный поток, наводящий во вторичной обмотке соответствующую коэффициенту трансформации ЭДС. Токи первичной и вторичной обмоток соотносятся как количества витков во вторичной и первичной обмотках.

Так и работает токовый датчик для измерения переменного тока. Магнитопровод в форме клещей замыкается вокруг проводника. Проводник — это первичная обмотка, состоящая из одного единственного витка, значение тока в котором необходимо узнать.

Ток во вторичной обмотке будет пропорционален току в проводнике и отличаться от него в число раз, равное коэффициенту трансформации, то есть во столько раз, сколько витков во вторичной обмотке. Количество витков во вторичной обмотке датчика обычно 1000, 500 или 100.

Если датчик имеет 1000 витков, то клещи имеют обозначение 1000:1 или 1мА/А — это значит что 1 мА в показаниях прибора тождественен 1А в исследуемом проводнике. Или 1А на приборе — 1000 А в проводнике.

Соотношение может быть в принципе и другим: 3000:5 или 2000:2, в зависимости от назначения прибора. Однако в большинстве случаев клещи работают в паре с обычным мультиметром и соотношение, как правило, 1000:1.

При соотношении 1000:1 или 1мА/А показания прибора будут такими. При входном токе в 700А выходные показания окажутся 700мА, при 300А — 300мА и т. д. Так происходит потому, что выход датчика присоединяется к цифровому мультиметру в режиме измерения переменного тока с выбранным диапазоном значений.

Для определения действующей величины тока в проводнике, показания мультиметра умножаются на коэффициент датчика. Главное — чтобы измерительный прибор имел требуемое входное сопротивление.

Если измерительный прибор имеет вход только по напряжению (вольтметр или осциллограф), то он также может использоваться с токовым датчиком — клещами. Для этого токовый выход датчика необходимо согласовать с входом прибора, применив принцип измерительного трансформатора тока. Тогда показания переменного напряжения будут пропорциональны измеряемому переменному току.

Существуют токовые клещи, способные измерять не только переменный, но и постоянный ток. В таких клещах принцип их работы основан на эффекте Холла, когда параметры тока выводятся из параметров порождаемого им магнитного поля, воздействующего на полупроводник и инициирующего в нем эффект Холла.

Тонкая пластинка полупроводника устанавливается перпендикулярно магнитному полю тока, который требуется измерить. На пластинку в определенном направлении (допустим вдоль нее) подается ток возбуждения, который отклоняется во внешнем магнитном поле под действием силы Лоренца в поперечном направлении, и тогда в этом направлении на краях пластинки можно измерить ЭДС (напряжение Холла).

При постоянном токе возбуждения через пластинку, ЭДС Холла, как и индукция магнитного поля измеряемого тока, будут пропорциональны измеряемому току. То есть напряжение Холла соответствует току в проводнике, который проходит внутри магнитопровода датчика. Такая схема имеет большие преимущества перед устройствами на базе трансформатора тока.

Поскольку генерация ЭДС Холла не зависит от направления вектора магнитной индукции, а зависит только от его величины, датчик на основе эффекта Холла измеряет как переменный, так и постоянный ток. К тому же датчик абсолютно точно фиксирует фазу изменения (направления) магнитного поля, а значит пригоден для наблюдения формы тока.

Клещи с датчиком Холла бывают с одним либо с двумя встроенными датчиками. Различные модели клещей обладают широким динамическим диапазоном и частотной характеристикой, линейностью сигнала и высокой точностью.

Область применения таких клещей охватывает всё оборудование с постоянным током до 1500 А без необходимости встраивания дорогих шунтов. Переменный ток частотой в десятки килогерц также измерим при помощи клещей на базе эффекта Холла, причем форма тока может быть самой разной, среднеквадратичное значение будет найдено.

Выходной сигнал в милливольтах, пропорциональный измеренному току, может быть легко воспринят большинством мультиметров, осциллографов и самописцев.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector